4.5 Опис обладнання, що використовується в даній роботі

Дефектоскоп ПМД-70 призначений для виявлення де-фектів у виробах з феромагнітних матеріалів з відносною мак-симальною магнітною проникністю не менше 40 магнітопо-рошковим або магнітолюмінісцентним методом.

Дефектоскоп розрахований на роботу з цехових, лабора-торних або польових умовах. Він забезпечує два способи кон-тролю – на залишковій намагніченості і в прикладеному полі, з автоматичним розмагнічуванням після контролю.

Загальний вигляд дефектоскопа зображений на рисунку 4.3 (блок управління) і рисунку 4.4 (імпульсний блок, призначений для намагнічування деталей імпульсним струмом/полем).

Дефектоскоп дозволяє контролювати різні за формою деталі, зварні шви, внутрішні поверхні отворів, шляхом намагнічування окремих контрольованих ділянок або виробу в цілому циркулярним або поздовжнім полем, створюваним за допомогою набору пристроїв, які живляться постійним струмом (електромагніт (рисунок 4.5, а), соленоїд (рисунок 4.5, б) а також, намагнічуючими імпульсами струму (електроконтакти, гнучкий кабель – рисунки 4.5, в і 4.5, г). Вказані вище пристрої входять в комплект дефектоскопа. Засоби для виявлення дефектів вказані на рисунку 4.6.

1-вимикач «живлення»; 2-індикатор; 3-перемикач режиму роботи; 4-кнопка розмагнічування; 5-перемикач режиму вимірювання; 6-регулювання струму намагнічування; 7- розетка «електромагніт-соленоїд»

Рисунок 4.3 – Блок керування магнітопорошкового дефектоскопа ПМД-70

Рисунок 4.4 – Блок імпульсний магнітопорошкового дефектоскопа ПМД-70

а) б)

в) д)

Рисунок 4.3 – Намагнічуючі пристрої: приставний електромагніт а), соленоїд б), електроконтакти в),

гнучкий кабель г) магнітопорошкового

дефектоскопа ПМД-70

а) б)

а) аерозольна біла фарба-контраст (MR 72);

б) рідкий магнітний аерозоль (MR 76 S)

Рисунок 4.6 – Аерозольний комплект для проведення магнітопорошкового контролю фірми MR® Chemie Gmbh (Німеччина)

4.6 Порядок проведення роботи

4.6.1 Перед початком роботи необхідно встановити де-фектоскоп на робочому місці, підготувати необхідні для ро-боти пристрої, сполучні намагнічуючі кабелі, пристрої для огляду і дефектації контрольованих виробів.

4.6.2  З поверхні об’єкта, що піддається магнітопорош-ковому контролю, видалити масло, мастику, пил, шлаки, про-дукти корозії, окалину і інші забруднення, а також лакофар-бове покриття і інше захисне або захисно-декоративне по-криття, якщо його товщина перевищує 30 – 40 мкм. Поверхні із залишками забруднення очистити вручну за допомогою жорстких волосяних щіток, дерев’яних або пластмасових скребків і миючих препаратів. Застосовувати металеві щітки або скребки, а також засоби для очистки, що залишають після протирання ворсинок і ниток, не рекомендується.

4.6.3 У випадку, коли контрольована поверхня має тем-ний фон, що ускладнює візуалізацію магнітного порошку, не-обхідно нанести на неї тонкий шар фарби-контрасту із аеро-зольного балончика (рисунок 4.6, а) і дати йому висохнути (2–3) хв.

4.6.4 При намагнічуванні об’єкту контролю імпульсним струмом до клем «Выход» (рисунок 4.4) імпульсного блоку підключити ручні електроконтакти або гнучкий кабель в залежності від об’єкту контролю.

4.6.5 У разі підключення ручних електроконтактів вилку кнопки управління, розташованої на одному електроконтакті ввімкнути в розетку «КНОПКА ЕЛ. КОНТАКТА».

4.6.6 Підключити кабель живлення до роз’єму «ПИТА-НИЕ» імпульсного блоку.

4.6.7 Для включення імпульсного блоку в мережу змін-ного струму 50Гц, 220В роз’єм кабелю живлення зчлено-вують із роз’ємом перехідного кабелю, що закінчується штеп-сельною вилкою.

4.6.8 Перемикач видів роботи блоку управління встано-вити в положення «питание БЛ. ИМП».

4.6.9 Перемикач режимів роботи імпульсного блоку встановити в положення «НАМАГНИЧИВАНИЕ».

4.6.10 Вимикач «ПИТАНИЕ-ОТКЛ.» встановити в по-ложення «питание», при цьому повинна загорітись лампочка «ПИТАНИЕ».

4.6.11 Натисканням кнопки «ПУСК» (у разі роботи з гнучким кабелем) або кнопки електроконтакту (після вста-новлення електроконтактів на намагнічуваній ділянці і ство-рення контактного зусилля) пропустити імпульс струму на-магнічування, при цьому спалахує сигнальна лампочка «ТОК».

4.6.12 Після намагнічування об’єкта контролю нанести на контрольовану поверхню магнітну суспензію із аерозоль-ного балончика (рисунок 4.6, б).

4.6.13 Після повного стікання рідини з контрольованої поверхні слід оглянути поверхню виробу і виявити місця, по-криті відкладеннями порошку. Огляд проводити візуально або з використанням оглядових луп 2- або 4-кратного збільшення. Результати огляду занести у звіт з лабораторної роботи.

4.6.14 Для розмагнічування об’єктів після контролю встановити перемикач режимів в положення «РАЗМАГНИ-ЧИВАНИЕ» і натисканням кнопки «ПУСК» пропустити через кабель серію розмагнічуючих імпульсів. Закінчення циклу розмагнічування сигналізується згасанням лампочки «ТОК».

4.6.15 У разі намагнічування об’єктів контролю постій-ним або пульсуючим полем застосувати електромагніт або соленоїд (рисунок 4.5), які живляться через блок управління, що живиться від джерела постійного або пульсуючого струму.

При живленні блоку управління від мережі 50Гц, 220В з’єднати за допомогою кабелю роз’єм «ПИТАНИЕ» на блоці управління з роз’ємом «БЛОК УПРАВЛЕНИЯ» на імпульс-ному блоці, який треба підключити до мережі живлення, як описано в п. 4.6.7.

4.6.16 В розетку «ЕЛ.МАГНИТ-СОЛЕНОИД» ввімк-нути електромагніт або соленоїд.

4.6.17 Вимикач на щитку електромагніту встановити в положення «ВКЛ.».

4.6.18 Вимикач «ПИТАНИЕ ОТКЛ.» на блоці управ-ління встановити в положення «ПИТАНИЕ».

4.6.19 Перемикач «ПИТАНИЕ БЛ.ИМП.,– РАЗ-МАГ. – НАМАГ.» встановити в положення «НАМАГ.»

4.6.20 Перемикач«ИЗМЕРЕНИЕ–НАПРЯЖЕНИЕх50V – ТОК х 5А» встановити у положення «ТОК».

4.6.21 Регулятором «ТОК» по шкалі стрілочного інди-катора встановити необхідну величину.

4.6.22 Провести виявлення дефектів згідно пунктів 4.3.12 – 3.3.13.

4.6.23 Для розмагнічування об’єктів після контролю слід встановити перемикач режимів на блоці управління в поло-ження «РАЗМАГНИЧИВАНИЕ», а потім натиснути і відпус-тити кнопку «РАЗМАГНИЧИВАНИЕ ВКЛ.». Процес роз-магнічування контролювати за стрілочним індикатором.

4.6.24 Результат контролю занести у звіт (додаток В).

4.7 Запитання для самоконтролю

4.7.1 В чому суть магнітопорошкового контролю?

4.7.2 Які вироби піддаються магнітопорошковому контролю?

4.7.3 Що впливає на чутливість магнітопорошкового контролю?

4.7.4 Які є методи нанесення магнітного порошку?

4.7.5 Сформулюйте методику проведення магніто-порошкового контролю.

4.7.6 Які є способи намагнічування деталей?

4.7.7 Які елементи входять до складу магнітопорошко-вого дефектоскопа?

4.7.8 Що являє собою магнітний порошок?

4.7.9 З чого виготовляється магнітна суспензія?

4.7.10 Що входить до комплекту дефектоскопа ПМД-70?

Лабораторна робота № 5

Вивчення технології та засобів вихреструмової дефектоскопії

5.1 Мета роботи

Метою роботи є дослідження особливостей одного із методів електромагнітного виду контролю і вивчення методики і принципу роботи обладнання для вихреструмового контролю.

5.2 Тривалість і місце проведення роботи

Робота проводиться в лабораторії кафедри технічної ді-агностики і моніторингу. Тривалість роботи – 2 години.

5.3 Обладнання і матеріали

Вихреструмові дефектоскопи ВД – 33Н, ВД3.03 Н; зразки для настроювання дефектоскопів; зразки для контролю.

5.4 Основні теоретичні відомості

Вихреструмові методи засновані на аналізі взаємодії зовнішнього електромагнітного поля з електромагнітним полем вихрових струмів, що наводяться збудливою котушкою в електропровідному об'єкті контролю. Щільність вихрових струмів в об'єкті залежить від геометричних електромагнітних параметрів об'єкту, а також від взаємного положення вимірювального вихрового перетворювача (ВСП) об'єкту [22].

Фізичну суть методу можна пояснити таким чином. Хай є дві поряд розташовані котушки (наприклад, трансформатор без сердечника). Якщо по першій I котушці (рисунок 5.1) пропустити струм, то при зміні сили струму в ній, або при зміні положення котушок, в другій II наводиться електрорушійна сила (е.р.с). В процесі контролю другою котушкою є контрольований виріб, в якому наводяться вихрові струми (рисунок 5.2). Вихрові струми в металі протікають в поверхневому шарі з боку джерела поля. Інтенсивність і розподіл вихрових струмів у виробі залежать від його геометричних розмірів і електромагнітних параметрів. За наявності дефектів у виробі збільшується опір поверхневого шару, що призводить до ослаблення вихрових струмів, яке реєструється котушкою-датчиком. Таким чином, електромагнітні методи контролю засновані на реєстрації зміни поля вихрових струмів, що наводяться у виробі.

Рисунок 5.1 – Схема з двох взаємопов'язаних котушок

Рисунок 5.2 – Схема утворення вихрових струмів в контрольо-ваному об'єкті

Методика контролю [11]. Методика контролю включає наступні основні операції:

1 Зовнішній огляд виробу і усунення зовнішніх дефектів, що заважають проведенню контролю.

2 Встановлення полезадаючої системи на контрольований виріб і пропускання струму через збуджуючу котушку.

3 Сканування датчиком і реєструючими приладами уздовж поверхні контрольованого об'єкту.

4 Розшифрування результатів контролю і оцінка якості виробу.

Вихреструмовий метод заснований на збудженні вихрових струмів, а тому застосовується в основному для контролю якості електропровідних об'єктів: металів, сплавів графіту, напівпровідників. У сприятливих умовах контролю і малому впливі завадоутворюючих факторів вдається виявити тріщини завглибшки 0,1 – 0,2 мм, протяжністю до 12 мм (при використанні накладного перетворювача), або протяжністю близько 1 мм і завглибшки 15 % від діаметру контрольованого дроту або прутка (при використанні прохідного перетворювача).

Вихреструмовий метод дозволяє успішно вирішувати завдання контролю розмірів виробів. Цим методом вимірюють діаметр дроту, прутків і труб, товщину металевих листів і стінок труб при односторонньому доступі до об'єкту, товщину електропровідних (наприклад, гальванічних) і діелектричних (наприклад, лакофарбових) покриттів на електропровідних основах, товщину шарів багатошарових структур, що містять електропровідні шари. Вимірювана товщина може змінюватися в межах від мікрометрів до десятків міліметрів. Для більшості приладів похибка вимірювання не більше 25 %. Мінімальна площа зони контролю може бути доведена до 1мм², що дозволяє виміряти товщину покриття на малих об'єктах складної конфігурації. За допомогою вихре-струмового методу вимірюють зазори, переміщення і вібрації в машина і механізмах.

Структурний стан металів і сплавів впливає на їх електричні і магнітні характеристики. Завдяки цьому виявляється можливим контролювати не тільки однорідність хімічного складу, але і структуру металів і сплавів, а також визначати механічні напруження. Широко застосовують вихреструмові вимірювачі питомої електричної провідності і інші прилади для сортування металевих матеріалів і графіту за марками (за хімічним складом). За допомогою вихреструмових приладів контролюють якість термічної і хіміко-термічної обробки деталей, стан поверхневих шарів після механічної обробки (шліфування, наклепування), виявляє залишкові механічні напруження, виявляють втомні тріщини в металах на ранніх стадіях їх розвитку, виявляють наявність α-фази і т.д. [24].

Переваги методу вихрових струмів в порівнянні з іншими методами виявлення поверхневих дефектів (наприклад, капілярним методом) найбільш значні при контролі сталей із захисними покриттями; при контролі деталей в процесі експлуатації машин; при контролі прокату в технологічному процесі; при масовому контролі однотипних деталей, наприклад, куль, роликів, втулок, обойм кулькових підшипників і т.п. деталей в процесі їх виготовлення.

Чутливість методу. На чутливість електромагнітного методу значний вплив робить зазор між датчиком і поверхнею контрольованого виробу, а також їх взаємне розташування, форма і розміри. Із збільшенням зазору різко падає чутливість методу. Максимальний зазор, що допускається, 2 мм.

Структурна неоднорідність істотно знижує чутливість методу до виявлення дефектів. Цим методом вдається виявити поверхневі і підповерхневі тріщини завглибшки 0,1 – 0,2 мм і протяжністю більше 1 мм, розташовані на глибині до 1 мм.

Спосіб контролю. Вихреструмові методи підрозді-ляються в основному за полезадаючими системами. За робочим положенням щодо об'єкту контролю полезадаючі системи розділяють на прохідні, накладні і комбіновані.

Полезадаючі системи можуть бути прохідними, якщо котушка зі струмом охоплює деталь або розміщується в ній (рисунок 5.3, б), і накладними, коли котушку зі струмом встановлюють на деталь торцем (рисунок 5.3, а). У першому випадку електромагнітна хвиля від полезадаючої системи розповсюджується в напрямку контрольованого об'єкту, в другому – вздовж його поверхні. Вимірювальні котушки (датчики) можуть бути виконані окремо від полезадаючих (генераторних) і зазвичай розташовуються поблизу поверхні контрольованого виробу.

Накладні перетворювачі виконують з феромагнітним сердечником або без нього. Феромагнітний сердечник (зазвичай феритовий) підвищує абсолютну чутливість перетворювача і зменшує зону контролю за рахунок локалізації магнітного потоку.

Прохідні вихреструмові перетворювачі (ВСП) підрозділяють на зовнішні і внутрішні. Така класифікація прохідних перетворювачів заснована на тому, що вони в процесі контролю проходять або ззовні об'єкту, охоплюючи його, або всередині об'єкту.

Накладні ВСП застосовують в основному при контролі якості об'єктів з плоскими поверхнями і об'єктів складної форми, а також в тих випадках, коли потрібно забезпечити локальність і високу чутливість [22].

Рисунок 5.3 – Лінії напруженості магнітних полів Н₀, Н_В

і щільність вихрових струмів δ при контролі накладним а) і прохідним б) перетворювачем

Зовнішні прохідні ВСП використовують при контролі лінійно-протяжних об'єктів (дріт, прутки, труби і т. д.), а також при масовому контролі дрібних виробів. Внутрішніми прохідними ВСП контролюють внутрішні поверхні труби, а також стінки отворів в різних деталях.

Комбіновані перетворювачі є комбінацією накладних і прохідних ВСП.

За видом перетворення параметрів об'єкту у вихідний сигнал перетворювача ВСП ділять на трансформаторні і параметричні. У трансформаторних ВСП, що мають як мінімум дві обмотки (збудження і вимірювальну), параметри об'єкту контролю перетворюються в напругу вимірювальної обмотки, а в параметричних ВСП, що мають, як правило, одну обмотку, – в комплексний опір.

Перевага параметричних ВСП полягає в їх простоті, а недолік, який в трансформаторних ВСП виражений значно слабше, – в залежності вихідного сигналу від температури перетворювача.

В залежності від способу з'єднання обмоток розрізняють абсолютні і диференційні ВСП. Вихідний сигнал абсолютного ВСП визначається абсолютним значенням параметрів об'єкту, а диференційного – приросту цих параметрів.

Дефектоскопи з прохідними перетворювачами. При автоматизованому, високошвидкісному і безконтактному контролі якості ефективно застосовують дефектоскопи з прохідними перетворювачами, що дозволяють перевіряти в широкому діапазоні типорозмірів протяжні об'єкти (труби, прутки, дроти з поперечними розмірами 0,15 – 135 мм) і дрібні деталі (кульки і ролики підшипників, метизи і т. д.). При цьому продуктивність контролю може досягати 50 м/с (для дроту) або декілька тисяч дрібних деталей за годину. Продуктивність контролю труб, прутків обмежується інерційністю пристроїв транспортування і розбраковування і рідко перевищує 3 м/с.

Основний параметр дефектоскопа – поріг чутливості – визначається мінімальними розмірами дефекту заданої форми, при яких відношення сигнал – перешкода рівно двом. Поріг чутливості зазвичай встановлюється за допомогою калібрувального зразка з штучними дефектами різної форми, наприклад у вигляді отворів різного діаметру і глибини в трубах і прутках, у вигляді подовжніх рисок на дроті і так далі Реальний поріг чутливості залежить від рівня перешкод, пов'язаних з варіацією параметрів об'єкта, наприклад шорсткості поверхні і ін. [24].

Дефектоскопи з накладними перетворювачами. Для контролю лінійно-протяжних об'єктів круглого перерізу (прутки, труби) застосовують скануючі дефектоскопи з накладними перетворювачами, що обертаються навколо об'єкту. Такі дефектоскопи призначені для виявлення поверхневих дефектів у виробах з феромагнітних і слабомагнітних сталей, а також з кольорових металів і сплавів.

Для контролю плоских деталей типу листів, а також виробів, що мають малу кривизну поверхні, розроблений ряд переносних малогабаритних дефектоскопів з перетво-рювачами, що обертаються в площині, паралельній поверхні об'єкта.